CN218769839U - 电芯单元、电池组、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电芯单元、电池组、电池及用电装置，电芯单元，包括：至少两个极芯及壳体，所述极芯包括沿长度方向延伸的大面；所述壳体形成有至少两个互不连通的安装槽，所述极芯与所述安装槽一一对应，且所述极芯通过所述大面沿朝向所述安装槽的底壁方向装设于所述安装槽内，如此，可以降低成本及提升装配效率。

Description

电芯单元、电池组、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯单元、电池组、电池及用电装置。

背景技术

随着电动汽车的发展，市场上对动力电池的需求越来越大。电池单体一般包括壳体、极芯及极柱，极芯对应装设于壳体内，极芯的极耳的极柱电性连接，极柱伸出壳体外供其他部件连接。

动力电池一般由多个电池单体组成，对于电池单体而言，壳体一般为铝制壳体，成本较大，且针对于长方形的刀片电池单体而言，装配效率相对较低，如此影响这类动力电池的装配效率和生产成本。

实用新型内容

基于此，针对传统的动力电池成本较高且装配效率低的问题，提出了一种电芯单元、电池组、电池及用电装置，可以降低成本及提升装配效率。

具体技术方案如下：

一方面，本申请涉及一种电芯单元，包括：至少两个极芯及壳体，所述极芯包括沿长度方向延伸的大面；所述壳体形成有至少两个互不连通的安装槽，所述极芯与所述安装槽一一对应，且所述极芯通过所述大面沿朝向所述安装槽的底壁方向装设于所述安装槽内。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述电芯单元还包括电流输出组件，所述电流输出组件的连接端设置于所述安装槽内并与所述极芯的极耳电性连接，所述壳体还设有与所述安装槽连通的安装孔，所述电流输出组件的输出端从所述安装孔伸出所述安装槽外。

在其中一个实施例中，所述电流输出组件包括极柱、分别设置于所述安装槽内和外的内绝缘件及外绝缘件，所述壳体设有所述安装孔的侧壁设置于所述内绝缘件和所述外绝缘件之间，所述内绝缘件设有与所述安装孔对应的第一通孔，所述外绝缘件与所述安装孔对应的第二通孔，所述极柱的一端设置于所述安装槽内并通过所述内绝缘件与所述安装槽的内壁绝缘配合，且所述极柱的一端与所述极芯的极耳电性连接，所述极柱的另一端依次穿过所述第一通孔、所述安装孔及所述第二通孔伸出所述安装槽外。

在其中一个实施例中，该电芯单元还包括铆接件，所述极柱通过所述铆接件连接于所述外绝缘件。

在其中一个实施例中，所述外绝缘件设有容纳槽，所述第二通孔贯穿所述容纳槽的底壁，所述铆接件设有与所述第二通孔对应的铆接孔，所述铆接件设置于所述容纳槽内，所述极柱沿所述第二通孔伸入所述铆接孔并与所述铆接孔的孔壁铆接。

在其中一个实施例中，所述电芯单元还包括密封件，所述密封件套设于所述极柱用于伸出所述安装槽外的一端。

在其中一个实施例中，所述极柱包括底座及极柱体，所述极柱体的一端与所述底座连接，另一端依次穿过所述第一通孔、所述安装孔及所述第二通孔伸出所述安装槽外，所述底座包括第一安装部，所述第一安装部与所述极芯的极耳电性连接，且所述第一安装部相对所述安装槽的底壁悬设。

在其中一个实施例中，所述极芯的极耳与所述第一安装部焊接连接。

在其中一个实施例中，所述电芯单元还包括至少两个盖板，所述盖板与所述安装槽一一对应并盖设于所述安装槽的开口处。

在其中一个实施例中，所述安装槽位于所述开口处的内壁形成盖合台阶部，所述盖板设置于所述盖合台阶部的台阶面上。

另一方面，本申请还涉及一种电池组，包括前述任一实施例中的电芯单元。

另一方面，本申请还涉及一种电池，包括前述实施例中的电池组。

另一方面，本申请还涉及一种用电装置，包括前述实施例中的电池。

上述电芯单元、电池组、电池及用电装置中，通过将极芯一一对应的安装于安装槽内，使得所有电芯共用同一个壳体，降低成本；此外，由于每个安装槽之间互不连通，使得各个安装槽内的极芯之间可以采用并联连接或者串联连接，连接方式更加灵活，使得一个电芯单元能够满足用户对不同容量的需求。进一步地，极芯通过大面沿朝向所述安装槽的底壁方向装设于所述安装槽内，如此极芯相当于以截面较大的一侧放入安装槽内，便于极芯的安装，进而可以提升极芯的装配效率。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明书用于解释说明本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

此外，附图并不是1:1的比例绘制，并且各个元件的相对尺寸在附图中仅示例地绘制，而不一定按照真实比例绘制。

图1为一实施例的电芯单元的装配示意图；

图2为一实施例的电芯单元的分解示意图；

图3为一实施例的极芯的结构示意图；

图4为图1中A的局部放大示意图；

图5为图4中a-a向剖视图；

图6为图2中B的局部放大示意图；

图7为图5中D的局部放大示意图；

图8为图2中C的局部放大示意图。

附图标记说明：

10、电芯单元；110、极芯；112、极耳；114、大面；116、侧面；118、连接面；120、极柱；122、底座；1222、第一安装部；1224、第二安装部；124、极柱体；130、内绝缘件；132、第一通孔；134、第一绝缘体；136、第二绝缘体；140、外绝缘件；142、第二通孔；144、容纳槽；150、铆接件；152、铆接孔；160、密封件；170、收集空间；200、壳体；210、安装槽；212、安装孔；214、盖合台阶部；216、安装槽的底壁；300、盖板。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。电池单体一般包括壳体、极芯及极柱，极芯对应装设于壳体内，极芯的极耳的极柱电性连接，极柱伸出壳体外供其他部件连接。动力电池一般由多个电池单体组成，对于电池单体而言，壳体一般为铝制壳体，成本较大，且针对于长方形的刀片电池单体而言，装配效率相对较低，如此影响这类动力电池的装配效率和生产成本。

基于上述考虑，经深入研究，设计了一种电芯单元，包括至少两个极芯及壳体，极芯包括沿长度方向延伸的大面；壳体形成有至少两个互不连通的安装槽，极芯与安装槽一一对应，且极芯通过大面沿朝向安装槽的底壁方向装设于安装槽内，如此，可以降低成本及提升装配效率。

本申请实施例公开的电芯单元可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电芯单元、电池组、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。

图1为电芯单元10的装配示意图，图2为电芯单元10的分解示意图，图3为极芯110的结构示意图。

请参照图3，极芯110包括沿极芯110的长度方向延伸设置的大面114，其中，极芯110的长度方向为图3中的Y方向，极芯110还包括沿Z方向延伸设置的侧面116及沿X方向延伸设置，用于连接大面114和侧面116的连接面118。

请参照图1至图3，极芯110通过大面114沿朝向安装槽的底壁216方向装设于安装槽210内，如此极芯110相当于以截面较大的一侧放入安装槽210内，便于极芯110的安装，进而可以提升极芯110的装配效率。

请参照图2，安装槽210的数量为至少两个，所有安装槽210沿所述壳体200的长度方向间隔设置，壳体200的长度方向为图2中的M方向，极芯110的数量也为至少两个，通过将极芯110一一对应的安装于安装槽210内，使得所有极芯110共用同一个壳体200，降低成本。此外，每个安装槽210互不连通，如此使得各个安装槽210内的极芯110之间可以采用并联连接或者串联连接，连接方式更加灵活，使得一个电芯单元10能够满足用户对不同容量的需求。

此外，在壳体200上开设多个安装槽210，所有极芯110共用一个壳体200，除了可以降低成本外，还可以在后续加工过程中，在一个工位上可以同时对多个极芯110进行激光焊接、注液等工序的操作，这样相当于同时生产多个电芯单体，大大提高了产能。

图4为图1中A的局部放大示意图，图5为图4中a-a向剖视图。请参照图1、图4和图5，电芯单元10还包括电流输出组件(未示出)，电流输出组件的连接端设置于安装槽210内并与极芯110的极耳112电性连接，壳体200还设有与安装槽210连通的安装孔212，电流输出组件的输出端从安装孔212伸出安装槽210外。如此，通过电流输出组件将极芯110内产生的电流通过电流输出组件的输出端输出。

图6为图2中B的局部放大示意图，请参照图5和图6，电流输出组件包括极柱120、分别设置于安装槽210内和外的内绝缘件130及外绝缘件140，壳体200设有安装孔212的侧壁设置于内绝缘件130和外绝缘件140之间，内绝缘件130设有与安装孔212对应的第一通孔132，外绝缘件140与安装孔212对应的第二通孔142，极柱120的一端设置于安装槽210内并通过内绝缘件130与安装槽210的内壁绝缘配合，且极柱120的一端与极芯110的极耳112电性连接，极柱120的另一端依次穿过第一通孔132、安装孔212及第二通孔142伸出安装槽210外。

极柱120通过内绝缘件130与安装槽210的内壁进行绝缘，通过外绝缘件140与壳体200的外壁进行绝缘，在实施时，内绝缘件130可以覆盖安装槽210的内壁，外绝缘件140可以将壳体200的外壁进行覆盖，极柱120先后穿过内绝缘件130和外绝缘件140以实现与安装槽210的内壁及壳体200的外壁进行绝缘。其中，内绝缘件130和外绝缘件140均可以是塑胶等绝缘材质制成。

请参照图5和图6，该电芯单元10还包括铆接件150，极柱120通过铆接件150连接于外绝缘件140。外部元件与伸出安装槽210外的极柱120进行电性连接。

可选地，铆接件150可以是导电材质制成的铆接块。

请继续参照图5和图6，外绝缘件140设有容纳槽144，第二通孔142贯穿容纳槽144的底壁，铆接件150设有与第二通孔142对应的铆接孔152，铆接件150设置于容纳槽144内，极柱120沿第二通孔142伸入铆接孔152并与铆接孔152的孔壁铆接。如此，极柱120与铆接件150铆接成一体结构，并供外部元件进行电性连接。

请参照图4和图5，电芯单元10还包括密封件160，密封件160套设于极柱120用于伸出安装槽210外的一端。如此，通过设置密封件160可以避免位于安装槽210内的电解液外泄至安装槽210外。具体地，可以通过密封件160可以封堵安装孔212，避免电解液沿安装孔212外泄至安装槽210外。

图7为图5中D的局部放大示意图。请参照图1和图7，电芯单元10还包括至少两个盖板300，盖板300与安装槽210一一对应并盖设于安装槽210的开口处。如此，通过盖板300盖设于安装槽210并与安装槽210形成一个封闭的腔体，供装设电解液和极芯110等其他部件。

具体到其中一个实施例中，安装槽210位于开口处的内壁形成盖合台阶部214，盖板300设置于盖合台阶部214的台阶面上。

进一步地，盖板300可以通过激光焊接的方式连接于盖合台阶部214的台阶面上，如此，盖板300可以将安装槽210进行密封。

图8为图2中C的局部放大示意图，请参照图5和图8，极柱120包括底座122及极柱体124，底座122设置于安装槽210内，极柱体124的一端与底座122电性连接，极柱体124的另一端依次穿过第一通孔132、安装孔212及第二通孔142伸出安装槽210。其中，底座122包括第一安装部1222，第一安装部1222与极芯110的极耳112连接，且相对安装槽的底壁216悬设。

通过极芯110的极耳112与第一安装部1222进行电性连接实现极耳112及极柱120两者之间的连接，极柱体124伸出安装槽210外供其他元件连接。第一安装部1222相对于安装槽的底壁216悬设，此时第一安装部1222和安装槽的底壁216之间形成一个清理空间，当颗粒物落入该清理空间时，通过手工或者相应的吸尘装置将该清理空间内的颗粒物清理即可，清理更加便捷。

其中，颗粒物的来源可以是电芯单元10中各个部件的自身材料带来的，或者是电芯单元10在制备中化学粉料带来的，或者是电芯单元10在制备过程中的生产环境带来的，或者是极芯110的极耳112与极柱120在连接过程中产生的。

需要指出的是，传统的方壳电芯中，极耳与极柱通过一个转接片将两者进行连接导通。具体地，极耳会先与转接片采用超声波焊接工艺进行电连接，然后转接片再与极柱进行激光焊接，从而实现极耳与极柱的连接。但是因为转接片的引入，转接片会占用折极耳空间，带来电芯内部空间利用率的降低的问题，此外还会引起电芯内阻的增加，同时也会提升成本。

为了解决上述问题，请接着参照图5，本申请中的一实施例中，将极芯110的极耳112通过焊接连接于第一安装部1222上，如此省略了转接片，直接将极芯110的极耳112与极柱120进行连接。进一步地，极芯110的极耳112与第一安装部1222在焊接过程中产生的焊渣等颗粒物同样也会掉入清理空间内，如此，便于及时清洗该颗粒物。

可选地，第一安装部1222和极芯110的极耳112可以采用激光焊接的方式进行焊接连接。

此外，与直接将第一安装部1222与安装槽的底壁216直接接触的方案相比，本申请将第一安装部1222相对于安装槽的底壁216悬设时，一方面，基于前述描述，可以避免焊接过程中产生的颗粒物残留在安装槽的底壁216与第一安装部1222之间难以清理；另一方面，由于焊接过程中产生的颗粒物温度较高，当颗粒物进入安装槽的底壁216与第一安装部1222之间的间隙内时，容易存在第一安装部1222与安装槽的底壁216搭接的风险，也即存在极柱120与壳体200搭接的风险，因此，将第一安装部1222相对安装槽的底壁216悬设可以降低极柱120与壳体200搭接的风险。

请参照图8，底座122还包括第二安装部1224，第二安装部1224连接于第一安装部1222与安装槽的底壁216之间，极柱体124与第二安装部1224连接。第二安装部1224可以为第一安装部1222提供支撑，以使得第一安装部1222可以相对于安装槽的底壁216悬设。

请参照图8，第一安装部1222和第二安装部1224可以垂直连接，此时第一安装部1222和第二安装部1224相当于呈倒L型，当颗粒物进入第一安装部1222和安装槽的底壁216之间时，用户可以采用相应的吸取设备在第二安装部1224的两侧吸取颗粒物。

请接着参照图5和图8，极芯110的极耳112设置于第一安装部1222背对安装槽210底壁的一侧。如此，当极芯110装设于安装槽210内时，极芯110的极耳112可以直接搭在第一安装部1222上，既便于极芯110的安装，也便于后续极芯110的极耳112与第一安装部1222进行焊接。

可选地，请参照图5，在一些实施例中，极芯110的极耳112与第一安装部1222均与安装槽的底壁216平行。

请参照图5和图8，极芯110和内绝缘件130拼合围设形成收集空间170，底座122通过内绝缘件130与安装槽210的内壁绝缘，第一安装部1222位于收集空间170内。如此，在极芯110的极耳112与第一安装部1222电性连接过程中，例如焊接过程中，产生的颗粒物可以收集于收集空间170内，便于后续进行清理。

请参照图5和图8，具体到其中一个实施例中，内绝缘件130包括与安装槽210周向的内壁对应的第一绝缘体134及与安装槽的底壁216对应的第二绝缘体136，底座122通过第一绝缘体134与安装槽210的周向内壁绝缘配合，第二绝缘体136设置于第一安装部1222和安装槽的底壁216之间，第一安装部1222朝向第二绝缘体136的正投影完全落入第二绝缘体136，极芯110、第一绝缘体134及第二绝缘体136拼合围设形成收集空间170。

当第一安装部1222与极芯110的极耳112在电性连接时，例如在焊接连接时，产生的颗粒物直接落入第二绝缘体136而不是直接落入安装槽的底壁216，进而可以避免颗粒物直接与安装槽的底壁216接触对安装槽的底壁216产生损伤。当颗粒物直接落入第二绝缘体136时，此时正好也落入收集空间170内，进而可以更加便捷的对颗粒物进行清理。

需要说明的是，第一安装部1222朝向第二绝缘体136的正投影的投影方向可以为图8中的L方向。第一安装部1222朝向第二绝缘体136的正投影完全落入第二绝缘体136上，说明在与L方向相垂直的H方向上，第一安装部1222的截面积小于第二绝缘体136的截面积，如此，当第一安装部1222和极芯110的极耳112在焊接过程中产生的颗粒会大概率的掉入第二绝缘体136上。

此外，本申请还公开了一种电池组，包括前述任一实施例中的电芯单元10，同样也具备电芯单元10装配效率高的优势。电池组可以包括一个或者至少两个电芯单元10，当电芯单元10为至少两个，各个电芯单元10可以采用串联、并联或者是混联的方式进行连接。

此外，本申请还公开了一种电池，包括前述任一实施例中的电池组，同样也具备电芯单元10装配效率高的优势。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，该用电装置包括前述实施例中的电池，也具备电芯单元10装配效率高的优势。该用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种电芯单元，其特征在于，包括：

至少两个极芯，所述极芯包括沿长度方向延伸的大面；及

壳体，所述壳体形成有至少两个互不连通的安装槽，所述极芯与所述安装槽一一对应，且所述极芯通过所述大面沿朝向所述安装槽的底壁方向装设于所述安装槽内。

2.根据权利要求1所述的电芯单元，其特征在于，所述电芯单元还包括电流输出组件，所述电流输出组件的连接端设置于所述安装槽内并与所述极芯的极耳电性连接，所述壳体还设有与所述安装槽连通的安装孔，所述电流输出组件的输出端从所述安装孔伸出所述安装槽外。

3.根据权利要求2所述的电芯单元，其特征在于，所述电流输出组件包括极柱、分别设置于所述安装槽内和外的内绝缘件及外绝缘件，所述壳体设有所述安装孔的侧壁设置于所述内绝缘件和所述外绝缘件之间，所述内绝缘件设有与所述安装孔对应的第一通孔，所述外绝缘件与所述安装孔对应的第二通孔，所述极柱的一端设置于所述安装槽内并通过所述内绝缘件与所述安装槽的内壁绝缘配合，且所述极柱的一端与所述极芯的极耳电性连接，所述极柱的另一端依次穿过所述第一通孔、所述安装孔及所述第二通孔伸出所述安装槽外。

4.根据权利要求3所述的电芯单元，其特征在于，所述电芯单元还包括铆接件，所述极柱通过所述铆接件连接于所述外绝缘件。

5.根据权利要求4所述的电芯单元，其特征在于，所述外绝缘件设有容纳槽，所述第二通孔贯穿所述容纳槽的底壁，所述铆接件设有与所述第二通孔对应的铆接孔，所述铆接件设置于所述容纳槽内，所述极柱沿所述第二通孔伸入所述铆接孔并与所述铆接孔的孔壁铆接。

6.根据权利要求3至5任一项所述的电芯单元，其特征在于，所述电芯单元还包括密封件，所述密封件套设于所述极柱用于伸出所述安装槽外的一端。

7.根据权利要求3至5任一项所述的电芯单元，其特征在于，所述极柱包括底座及极柱体，所述极柱体的一端与所述底座连接，另一端依次穿过所述第一通孔、所述安装孔及所述第二通孔伸出所述安装槽外，所述底座包括第一安装部，所述第一安装部与所述极芯的极耳电性连接，且所述第一安装部相对所述安装槽的底壁悬设。

8.根据权利要求7所述的电芯单元，其特征在于，所述极芯的极耳与所述第一安装部焊接连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的电芯单元，其特征在于，所述电芯单元还包括至少两个盖板，所述盖板与所述安装槽一一对应并盖设于所述安装槽的开口处。

10.根据权利要求9所述的电芯单元，其特征在于，所述安装槽位于所述开口处的内壁形成盖合台阶部，所述盖板设置于所述盖合台阶部的台阶面上。

11.一种电池组，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的电芯单元。

12.一种电池，其特征在于，包括权利要求11所述的电池组。

13.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求12所述的电池。

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